几种观赏型沉水植物对富营养化蓝绿藻类的抑制作用

一些大型沉水植物种类的存在对"水华"藻类的生长具有抑制作用,其主要机制是水生高等植物不仅与藻类竞争营养、光照和生长空间等生态资源,而且还可以向水中分泌具有抑制藻类生长的化感物质。通过连续滴加种植水的方式研究了3种观赏型沉水植物矮慈菇(Sagittaria pygmaea Miq)、杉叶藻(Hippuris vulgaris.)、石龙尾(Limnophila heterophylla)对5种富营养化淡水藻,蓝藻:铜绿微囊藻(Microcystis aerugnasa)、纤维席藻(Phormidium tenue);绿藻:衣藻(Chlamy domonas sajao)、四尾栅藻(Scenedesmus quaclricauda)、小球藻(Chlorella pyrenoidosa)的抑制作用。研究结果表明:(1)矮慈菇种植水对铜绿微囊藻、四尾栅藻、纤维席藻的生长没有影响,对小球藻的生长具有促进作用,对衣藻的生长具有明显的抑制作用;(2)杉叶藻种植水小球藻、衣藻和纤维席藻的生长没有影响,对四尾栅藻的生长具有促进作用,对铜绿微囊藻生长具有明显的抑制作用;(3)石龙尾种植水对小球藻、四尾栅藻、纤维席藻都具有明显的抑制作用,对铜绿微囊藻的生长没有影响,对衣藻的生长具有促进作用。3种沉水植物中,石龙尾的抑藻能力最强,矮慈菇和杉叶藻次之,石龙尾的化感抑藻效应更具有广谱性,在富营养化水体中与蓝绿藻类的竞争更具有优势,比较适用于改善城市景观水体水环境质量。     

不同类型水生植物群落对铜绿微囊藻的化感作用

通过将不同类型水生植物群落种植水与藻类共同培养的方式研究了4种植物群落（群落A：梭鱼草Pontederia cordata＋黄菖蒲Iris pseudacorus-水罂粟Hydrocleys nymphoides;群落B：梭鱼草＋溪荪Iris sanguinea＋黄菖蒲;群落C：梭鱼草＋溪荪-大薸Pistia stratiotes;群落D：白花水龙Jussiaea repens-大薸＋水罂粟）对铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa生长的化感作用。研究结果表明：4种植物群落种植水对铜绿微囊藻均具有较强的抑制作用,且随着群落种植时间的延长,种植水对铜绿微囊藻的抑制作用越强。4个植物群落对铜绿微囊藻生长的抑制作用由大到小依次是：群落A,群落B,群落C,群落D。     

加拿大一枝黄花化感抑藻效应的初步研究

利用植物化感作用,可抑制有害藻类的生长,改善富营养化水体水质。文章选择我国重要的陆生入侵植物加拿大一枝黄花（Solidago canadensis L.）,系统研究了其根部、茎部和叶部水浸液对5种常见藻类：铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）、斜生栅藻（Scenedesmus obliquu）、蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）、水华鱼腥藻（Anabaena flos-aguae）和羊角月牙藻（Selenastrum capricornutum）生长的化感效应。研究结果表明：（1）加拿大一枝黄花水浸液对铜绿微囊藻的生长有强烈的化感抑制效应,7 d抑制率为90%左右,根、茎、叶部水浸液的72 h-EC50由高到低依次为34.84、12.54和9.57 g.L^-1,叶部对铜绿微囊藻的抑制作用最强;（2）加拿大一枝黄花叶部水浸液除了对水华鱼腥藻的生长无显著影响外,对其余4种受试藻均有明显的抑制作用,即加拿大一枝黄花叶部的化感抑藻效应较具广谱性;（3）相同质量浓度、同一部位的加拿大一枝黄花水浸液对不同藻种的化感作用类型和作用强度有所不同,即化感抑藻效应存在选择性,且这种选择性与藻类的分类学特征无关;（4）对同一种藻,加拿大一枝黄花根、茎、叶等不同部位水浸液的化感效应也有所差异。     

铜离子对2种沉水植物种植水抑藻效应的影响

为了阐明铜离子对沉水植物化感抑藻作用的影响,利用2种常见且具有明显化感抑藻效应的沉水植物：马来眼子菜和苦草种植水进行了研究,分析了协同加入铜离子的情况下,种植水对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）脆杆藻（Fragilariasp．）和沙角衣藻（Chlamydomonas sajao）等单细胞蓝绿藻生长的抑制效应。铜离子投入量参考污水综合排放标准,综合考虑水生动物和藻类的耐铜毒性范围,在较低的范围内设置4个水平：100、150、200、250μg铜离子每升藻类培养液。研究结果表明,与不同水平铜离子混合后,种植水的抑藻效应出现4种情况,（1）被消除,100μg·L-1铜离子加入后,马来眼子菜种植水对脆杆藻、苦草种植水对铜绿微囊藻的抑制作用被消除。（2）被削弱,马来眼子菜种植水在加入100μg·L-1和150嵋·一铜离子2种情况下,对铜绿微囊藻抑制作用被削弱,加入200μg·L-1铜离子后,对脆杆藻抑制作用被削弱;苦草种植水在加入150μg·L-1铜离子后,对铜绿微囊藻的抑制被削弱。（3）无变化,马来眼子菜种植水,分别加入200μg·L-1和250μg·L-1铜离子后,对铜绿微囊藻抑制效应不受影响,分别加入150μg·L-1和250μg·L-1铜离子,对脆杆藻抑制效应不受影响;苦草种植水,加入150μg·L-1铜离子后,对铜绿微囊藻抑制效应不受影响,加入100μg·L-1和150μg·L-1铜离子后,对沙角抑藻的抑制效应不受影响。（4）被强化,苦草种植水,分别加入200μg·L-1和250μg·L-1铜离子后,对铜绿微囊藻、沙角抑藻的抑制效应均被强化。沉水植物化感抑藻物质主要是小分子的有机物,包括各种有机酸,而铜离子极易和水中的有机物发生络合反应．可能是铜离子与种植水中某些抑藻化感物质发生络合反应导致其抑藻效应受到影响．具体机制有待进一步研究。     

化感物质的抑藻作用研究、应用及生态安全性评价

水体富营养化日益严重,水华频繁爆发,如何有效控制水华,治理富营养化水体是目前水环境领域的研究热点和前沿。目前湖泊藻类控制技术主要有：物理方法、化学法、生物法,但是这些方法都有其固有的缺点。利用植物化感作用抑制有害藻类生长具有廉价、生态安全等优点近年来备受关注。化感作用就是生物体产生的生物活性物质即化感物质在生物体之间传递信息并导致生物体相互作用。归纳了国内外不同生活型水生植物化感作用研究的主要成果（包括已报道的抑藻水生植物种类、已从水生植物体内和种植水中分离鉴定得到的化感物质）,以及化感物质的联合作用研究,讨论了化感物质的生态安全性。通过化感作用能有效控制引起水体富营养化的各种藻类生长,优化水生生物的组成结构。例如,水体中投放大麦秆可以增加无脊椎动物以及鱼类的数量,从而达到改善水生生态系统的目的。展望了植物化感作用用于水环境治理的发展前景。以期为利用植物化感作用控制水华的发生提供理论基础。     

陆生植物化感作用的抑藻研究进展

有效控制水华,治理富营养化水体是目前环境领域的研究热点和前沿。所谓化感物质,就是由植物、细菌、病毒和真菌所产生的二次代谢产物。利用水生植物的化感作用或化感物质抑制水体中藻类的爆发被认为是一种高效、低毒、环境亲合性好的方法而备受关注。然而,对于陆生植物应用于抑制藻类生长的研究却较少。文章在对化感作用的概念的演化、各种生物对藻类化感抑制作用、化感物质抑藻机理等方面进行了较系统的论述,总结了近年来国内外学者对于陆生植物化感作用抑藻的研究进展。文章认为相对于水生植物在抑藻方面的局限性,陆生植物的优势体现在对水生生态系统影响明显（化感作用明显）、所含抑藻化感物质种类丰富、不易受水生生态环境影响等方面,并对今后陆生植物抑藻技术的研究方向进行了展望,陆生植物中尤其是菊科植物化感抑藻应用前景广阔。最后指出,陆生植物的化感抑藻作用研究还存在进一步探索和改进化感物质的提取和鉴定方法、抑藻作用机理的研究、应用实际水体时的生态安全性等方面的问题。     

焦酚对共培养铜绿微囊藻和雨生红球藻影响的初步研究

以单株藻为对象的纯培养抑藻测试体系被广泛用于化感抑藻活性物质筛选和作用机理研究,但自然水体中藻类常常相伴而生并相互作用,共存藻类对化感物质抑藻效果的影尚不清楚。为探讨藻类共存状态下对化感物质的响应,选择沉水植物穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)的典型化感抑藻物质焦酚,以有害蓝藻铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和经济绿藻雨生红球藻(Haematococcuspluvialis)为受试藻,同时设置混合共培养体系和纯培养体系,比较焦酚对不同培养体系中两株藻的影响。结果显示,纯培养和共培养体系中,焦酚对铜绿微囊藻细胞增长的抑制率分别为96.82%和93.18%,而对雨生红球藻细胞增长的抑制率显著降低,分别为29.39%和45.40%。焦酚处理的纯培养和共培养体系中铜绿微囊藻胞外藻毒素质量浓度分别为3.23、2.00μg·L~(-1),雨生红球藻单个细胞内虾青素质量浓度分别为0.82、1.21 pg·cell-1。与纯培养相比,共培养体系中焦酚对铜绿微囊藻生长的抑制作用减弱,微囊藻毒素释放量显著降低(P0.05),而对雨生红球藻生长的抑制作用增强(P0.05),单个细胞内虾青素积累量最大(P0.05),表明两者共存减弱了焦酚对铜绿微囊藻的抑制效应,却增强了焦酚对雨生红球藻的影响。这些结果初步说明共存藻类会影响化感物质对目标藻株的抑制效应,在后续化感抑藻作用研究中,充分考虑藻类所处生物和非生物环境,将有助于深入揭示水生植物化感抑藻作用生态机制,明确化感作用和化感物质的生态学价值。     

菲胁迫下湿生植物美人蕉(Canna indica)对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)生长的影响

多环芳烃有机污染物的环境问题日益严重,亟待需求从群落及生态系统的角度进行毒理学复合危害效应的研究。本文采用以美人蕉(Canna indica)种植根区水培养斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)的方式,观察菲胁迫下其生长的变化。结果表明,美人蕉种植根区水对斜生栅藻生长具有化感效应,且表现为"低促高抑"的现象。而在菲胁迫下,种植根区水比例为15%和30%时随着菲浓度的增加,生长促进作用增强,且在菲浓度为1 mg·L-1出现最高值;在100%种植根区水时随着菲浓度的增加生长抑制作用增强。说明,菲胁迫使美人蕉种植根区水对藻类的化感效应增强。进行逻辑斯谛生长拟合发现,30%、1 mg·L-1处理组种群内禀增长率最高,斜生栅藻种群出现暴发增长的生态风险最大。     

陆生植物化感作用的抑藻研究进展

有效控制水华,治理富营养化水体是目前环境领域的研究热点和前沿。所谓化感物质,就是由植物、细菌、病毒和真菌所产生的二次代谢产物。利用水生植物的化感作用或化感物质抑制水体中藻类的爆发被认为是一种高效、低毒、环境亲合性好的方法而备受关注。然而,对于陆生植物应用于抑制藻类生长的研究却较少。文章在对化感作用的概念的演化、各种生物对藻类化感抑制作用、化感物质抑藻机理等方面进行了较系统的论述,总结了近年来国内外学者对于陆生植物化感作用抑藻的研究进展。文章认为相对于水生植物在抑藻方面的局限性,陆生植物的优势体现在对水生生态系统影响明显(化感作用明显)、所含抑藻化感物质种类丰富、不易受水生生态环境影响等方面,并对今后陆生植物抑藻技术的研究方向进行了展望,陆生植物中尤其是菊科植物化感抑藻应用前景广阔。最后指出,陆生植物的化感抑藻作用研究还存在进一步探索和改进化感物质的提取和鉴定方法、抑藻作用机理的研究、应用实际水体时的生态安全性等方面的问题。     

共培养条件下菖蒲和铜绿微囊藻之间的化感作用

采用共生培养方法研究菖蒲(Acorus calamus)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)之间的化感作用.结果表明,初始密度为1.0×107ind mL-1的铜绿微囊藻与20 g L-1菖蒲共生培养时,菖蒲对铜绿微囊藻在一定程度上产生了化感抑制,但是铜绿微囊藻的生长作用占优势,d 20抑制率仅为16%.而在培养过程中,菖蒲叶绿素a含量逐渐减少,d20叶绿素a含量仅为对照组的27%;超氧化物歧化酶(SOD)活性在d 12开始明显降低,d 20仅为对照组的46%;丙二醛(MDA)含量呈现逐渐增加趋势,d 20为对照组的172%;而生物量仅为对照组的62%.研究表明高密度铜绿微囊藻可以诱导菖蒲产生氧化胁迫,引起细胞结构严重损伤,从而强烈抑制菖蒲的生长.     

River therapy

Environmental Chemistry Letters -     

汉江上游金水河流域河水的化学特征

本文以汉江上游金水河流域为研究区域,通过对大气降水、河水的水化学及氢氧稳定同位素分析,揭示河水水化学特征及其补给来源.结果表明,(1)流域内大气降水和河水的水化学类型为Ca2+-HCO3-型,主要占优势的阴阳离子分别为HCO3-和Ca2+;(2)河水水质总体表征良好,其离子、金属及微量元素和营养盐的含量较低;(3)河水的δD和δ18O关系表明,河流的主要补给来源为大气降水.     

应用鱼类生物完整性指数评价荔浦河河流健康

生物完整性指数是河流生态系统健康评价主要方法之一。为评价荔浦河河流健康状况,选择鱼类作为指示生物,构建了基于鱼类生物完整性指标体系。2017年1月、4月、7月和10月对荔浦河4次采样共采集到鱼类21 192尾,经鉴定共计94种,隶属于6目17科62属。以S1(修仁镇)、S10(马岭镇)、S11(双江镇)作为参考点,经过分布范围分析、箱体图判别能力分析及相关性分析等指标筛选过程从25个候选指标筛选出5个指标,即鱼类总物种数、Shannon-Wiener多样性指数、肉食性鱼类数量百分比、敏感性鱼类数量百分比、产漂浮型卵鱼类数量百分比。将荔浦河河流健康等级分为"健康"、"一般"、"较差"、"极差"和"无鱼"5个等级。结果表明,荔浦河青山镇、荔浦县及蒲芦乡河段健康状态为"一般"水平,东昌镇、龙怀乡、杜莫镇及新坪镇河段健康状态为"较差"水平,茶城乡河段健康状态为"极差"水平。筑坝工程、架桥工程和修路工程等人类活动导致荔浦河支流上的健康状况比干流更差。上述研究结果可为荔浦河的河流管理和保护提供理论依据和技术支持。     

松花江、黑龙江水中可溶性铁与有机质含量的相关性

以黑龙江和松花江为研究对象,分析了河水中可溶性铁含量的分布特征及其与有机质含量、pH值的关系.结果表明,黑龙江、松花江水体中可溶性铁质量浓度分别为0.10～0.62和0.11～0.73 mg·L-1,Fe2+质量浓度分别为0.01～0.16和0.04～0.35 mg·L-1.松花江水体中可溶性铁、Fe2+浓度平均值均略高于黑龙江.同一年份内水体可溶性铁含量峰值以平水期居多.黑龙江水体CODCr与Fe2+含量呈显著负相关,松花江水体CODCr与可溶性铁含量呈显著正相关.松花江水体中BOD5、pH值与Fe2+含量呈显著负相关.人为来源的难生物降解有机质的大量输入提高了河水中铁离子的络合容量,使水中可溶性铁和有机络合铁含量增加.     

河流健康综合评价指数法的改进及其在昌江的应用

目前普遍采用的河流健康综合评价指数法中水生生物指标相对简单,不能准确度量复杂河流生态系统的健康状态.通过增加蜉蝣目、襀翅目和鞘翅目相对丰富度以及科级生物指数2项指标,改进水生生物指标中的二级指标,并采用改进前后的河流健康综合评价指数法对鄱阳湖人湖支流——昌江进行评价对比.结果表明,昌江总体健康状况较好,各样点均处于健康或亚健康状态;从河流上游至下游,昌江干流及主要支流东河健康状况明显下降,得分最低的3个样点都位于昌江于流,而健康样点大都接近源头;改进后的河流健康综合评价指数法可更好地区分昌江不同样点的水体健康状态.     

Rehabilitating China's Largest Inland River

Abstract:  Wetlands are particularly important for conserving China's biodiversity but riparian wetlands in the Tarim River basin in western China have been reduced by 46% during the last 3 decades. The world's largest habitat for Populus euphratica , which is in the Tarim River basin, significantly shrank. To protect and restore the deteriorated ecosystems along the Tarim River and its associated wetlands, China's government initiated a multimillion dollar river restoration project to release water from upper dams to the dried-up lower reaches of the Tarim River starting in 2000. We monitored the responses of groundwater and vegetation to water recharge in the lower reaches of the river from 2000 to 2006 by establishing nine 1000-m-long transects perpendicular to the river at intervals of 20–45 km along the 320-km river course below the Daxihaizi Reservoir, the source of water conveyance, to Lake Taitema, the terminus of the Tarim River. Water recharges from the Daxihaizi Reservoir to the lower reaches of the Tarim River significantly increased groundwater levels and vegetation coverage at all monitoring sites along the river. The mean canopy size of the endangered plant species P. euphratica doubled after 6 years of water recharge. Some rare migrating birds returned to rest on the restored wetlands in summer along the lower reaches of the Tarim River. The biggest challenge facing decision makers, however, is to balance water allocation and water rights between agricultural and natural ecosystems in a sustainable way. A large number of inhabitants in the Tarim Basin depend on these limited water resources for a living. At the same time, the endangered ecosystems need to be protected. Given the ecological, socioeconomic, and sociopolitical realities in the Tarim Basin, adaptive water policies and strategies are needed for water allocation in these areas of limited water resources.     

双台子河与大辽河表层水体微塑料特征与分布研究

微塑料是全球新兴环境热点问题之一.据估算,80％的海洋微塑料来于陆源输入,而河流被认为是陆源微塑料输入海洋的主要路径之一.为揭示辽河流域水体微塑料污染特征、空间分布及其对渤海微塑料污染的潜在贡献,本文基于密度分离原理并利用傅里叶变换红外光谱方法,研究了双台子河与大辽河下游至入海口(盘锦段)河道表层水体微塑料丰度、材质组成、形态特征与粒径分布特征.结果显示:从材质上分析,2条河流共检出了17种高分子聚合物,其中以聚乙烯占比最高,分别占双台子河和大辽河表层微塑料总量的38％和32％;从形态上分析,碎片微塑料(533.08～674.25μm)和纤维微塑料(1054.87～1450.76μm)分别占2条河流检出微塑料总量的80％以上,颗粒微塑料(100.26～241.3μm)占比则低于10％,并且没有检出形状规则的塑料微珠;从丰度上分析,双台子河((4.52±0.76)个·L-1)与大辽河((4.74±0.67)个·L-1)表层水体微塑料丰度之间无显著差异(P>0.05),并且各点之间也没有明显的变化趋势(P>0.05).以上研究结果表明,双台子河与大辽河表层水体微塑料污染特征相似,这为开展渤海微塑料溯源和风险管理提供了直接依据.     

Restoration of the Kishon River

The Kishon River, which is now an industrial sewage canal, may be turned into a recreational area in two stages, and by approximately 20 million dollar investment.

Stage A: The wastewater is treated in order to avoid polluted effluents from entering the river.

Stage B: The river water is treated in order to turn the river into a recreational area.     

基于鱼类生物完整性指数的拒马河北京段河流健康评价

拒马河是北京周边具有独特生物多样性的河流,目前面临很多水生态环境问题.鱼类生物完整性指数(F-IBI)是评价河流生态健康的重要方法.本研究于2018年5月和10月,在拒马河北京段设置9个采样点,利用地笼和刺网进行调查,共获得鱼类样本2001尾,隶属于4目9科.根据采样情况,初步设置了5大类21个初选指标,经过对指标完整性、相关性和取值范围分析,筛选得出6个评价指标:鱼类总物种数(M1)、鲤科占总种数的百分比(M3)、中上层鱼种类数百分比(M9)、杂食性鱼类种类数百分比(M13)、产粘性卵鱼类种类数百分比(M19)和鱼类总个体数(M20),构建了适用于拒马河的F-IBI指标体系,运用该体系对拒马河北京段的河流健康状况进行了评价,并将F-IBI与几个主要水环境参数和拦河坝相关数据进行了相关性分析.研究结果表明,拒马河北京段河流健康整体处于较差水平,F-IBI与水质理化因子无显著相关性,与参数"采样点与上游最近拦河坝的距离"呈显著相关.结果表明,拒马河北京段河流健康指数的关键影响因素不是水质理化因子,可能与拦河坝导致的河流片段化有关.